Thiết kế và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ TRỒNG RAU
MẦM

Ngành:

KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn : TS. TRẦN VIẾT THẮNG
Sinh viên thực hiện

: Đỗ Văn Anh

MSSV

: 1515021001

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Ngọc Tú

MSSV

: 1515021062

Lớp

: 15HDC02
TP. Hồ Chí Minh, năm 2017


LỜI CAM ĐOAN
1. Tên đề tài: Thiết kế và thi công mô hình nhà trồng rau mầm
2. Giảng viên hướng dẫn: TS.Trần Viết Thắng
3. Họ và tên sinh viên thực hiện:
Tên: Đỗ Văn Anh

MSSV: 1515021001

Tên: Nguyễn Ngọc Tú

MSSV: 1515021062

Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử.
Chuyên ngành: Điện công nghiệp.
4. Lời cam đoan:
“Chúng tôi xin cam đoan đồ án này là công trình do nhóm chúng tôi tự nghiên
cứu và thực hiện với sự hướng dẫn của thầy Trần Viết Thắng
Các dữ liệu, hình ảnh và kết quả hoàn thành trình bày trong đồ án là có thật,
tuân thủ đúng nguyên tắc trình bày trong đồ án tốt nghiệp, chưa từng được công bố
ở các nghiên cứu khác.
Chúng tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về nghiên cứu của nhóm mình.”
Tp. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng …. năm 2017
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện chúng em đã có cơ hội được tiếp xúc, thực hành trực
tiếp với các kiến thức đã học và môi trường tìm hiểu thực tế bên ngoài. Song song
cùng việc đó chúng em đã thu thập được nhiều tư liệu, tích lũy thêm nhiều kiến thức
để hoàn thiện đề tài tốt nghiệp này.
Tuy nhiên đây là lần đầu tiên chúng em thực hiện đề tài này nên khó tránh
khỏi sai sót, đồng thời trình độ cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên đề tài không
tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự nhận xét, đóng góp ý kiến từ
các Quý thầy cô để đồ án này ngày càng hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn Nhà trường, khoa Cơ - Điện - Điện tử đã tạo
mọi điều kiện cho chúng em trong quá trình thực hiện cũng như hỗ trợ tài liệu, kiến
thức giúp chúng em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy
Trần Viết Thắng đã nhiệt tình hướng dẫn chúng em trong quá trình hoàn thành đề
tài tốt nghiệp này.
Kính chúc Quý Thầy Cô thật nhiều sức khỏe, mãi vui tươi và tràn đầy nhiệt
huyết trên con đường giáo dục trồng người. Để mỗi thế hệ sinh viên ra trường sẽ trở
thành những con người Tri thức – Đạo đức – Sáng tạo. Và sẽ mãi không quên hình
ảnh người Thầy Cô tận tụy năm nào.
Chúng em xin chân thành cám ơn!


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

iii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

iv

LỜI MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

2

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................2
1.2 ĐỐI TƯỢNG CÂY TRỒNG ............................................................................2
1.2.1. Rau mầm là gì? ..............................................................................................2
1.2.2 Các lợi ích sức khỏe đem lại
3
1.2.3 Nhu cầu thị trường
3
1.2.4 Một số đặc điểm phát triển cơ bản
3
1.2.5 Một vài hình ảnh về đối tượng cây trồng
4
1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI. ...............................................................................5
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. ....................................................................5
1.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI ...........................................................................................6
1.6 KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI ..................................................................................6
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

7

2.1 ARDUINO:........................................................................................................7
2.1.1 Giới thiệu về Arduino:
7
2.1.2 Lịch sử ra đời
8
2.1.3 Một số loại Arduino trên thị trường
10
2.1.4 Sơ đồ nguyên lý Arduino Mega 2560:
14
2.2 CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT ..............................................................................14
2.3 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM KHÔNG KHÍ DTH11 ..............................16
2.3.1 Giới thiệu về cảm biến DTH11
16
2.3.2 Nguyên lý hoạt động
17
2.4 MÀN HÌNH LCD ............................................................................................20
2.4.1 Hình dáng và cấu tạo
20
2.4.2 Chức năng các chân
22
2.4.3 Sơ đồ kết nối LCD và MCU
23
2.5 GIAO TIẾP I2C ...............................................................................................24
2.5.1 Đặc điểm của giao tiếp I2C
24
2.5.2 Truyền nhận dữ liệu Master – Slave
25
2.6 Module DS1307...............................................................................................26

i
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

2.6.1. Sử dụng Module thời gian thực DS1307

26

2.7 Module cảm biến ánh sang BH1750. ..............................................................28
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

29

3.1 LỰA CHỌN PHƯỚNG ÁN THIẾT KẾ .........................................................29
3.1.1 Các phương án thiết kế
29
3.1.2 Phương án thiết kế chính
30
3.2 THIẾT KẾ MÔ HÌNH: ....................................................................................31
3.3 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI ...............................................................................34
3.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ................................................................................35
3.4.1 Thiết kế từng khối cụ thể
35
3.4.2 Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống:
46

3.4.2 Tổng quan về các chức năng của hệ thống
47
3.4.3 Mô hình thực tế
47
3.5 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ..................................................................................51
3.5.1 Chương trình chính
51
3.6 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA CHƯƠNG TRÌNH

56

3.7 CODE CHƯƠNG TRÌNH ...............................................................................56
3.8 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ..........................................................................57
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

59

4.1 KẾT LUẬN .....................................................................................................59
4.1.1 Ưu điểm
59
4.1.2 Nhược điểm
59
4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO

60

PHỤ LỤC

61

ii
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ADC

Analog-to-digital converter: Mạch chuyển đổi tương tự ra số.

CPU

Central Processing Unit: Bộ xử lý trung tâm.

DIY

Do It Yourself.

GPIO

General Purpose Input Output: Cổng đầu vào và ra với mục đích cơ bản.

I2C

Inter-Intergrated Circuit.

IC

Integrated Circuit: Vi mạch tích hợp.

IDE

Integrated Development Environment.

IT

Information Technology: Công nghệ thông tin.

LCD

Liquid crystal display: Màn hình tinh thể lỏng.

LED

Light Emitting Diode.

MCU

Micro-controller Unit: Khối vi điều khiển.

MISO

Master Input/Slave Output.

MIT

Massachusetts Institute of Technology: Viện Công nghệ Massachusetts.

MOSI

Master Output/Slave Input.

PLC

Programmable Logic Controller: Bộ điều khiển Logic lập trình.

SPI

Serial Peripheral Bus.

SS

Slave Select.

USB

Universal Serial Bus.

USD

United States Dollar.

iii
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062

Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Khay trồng cây rau mầm ..............................................................................4
Hình 1.2 Rau mầm ......................................................................................................4
Hình 1.3 Rau mầm sau khi thu hoạch. ........................................................................5
Hình 2. 1 Logo Arduino ............................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 2 Massimo Banzi .......................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 3 Arduino phải có giá tương đương với một bữa ăn Pizza ở ngoài .... Error!
Bookmark not defined.
Hình 2. 4 Sơ đồ nguyên lý Mega 2560 ..................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 5 Cảm biến độ ẩm đất................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 6 Sơ đồ kết nối board Mega 2560 với cảm biến độ ẩm đất ................. Error!
Bookmark not defined.
Hình 2. 7 Cảm biến DTH11 ...................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 8 Sơ đồ kết nối của cảm biến DTH11 với Vi xử lý. .. Error! Bookmark not
defined.
Hình 2. 9 Giản đồ tín hiệu giao tiếp cảm biến DTH11. ............................................17
Hình 2. 10 Bit 0. ........................................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 11 Bit 1. ........................................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 12 Sơ đồ kết nối board Mega 2560 với cảm biến DTH11.Error! Bookmark
not defined.
Hình 2. 13 Hình dáng của loại LCD thông dụng. ..... Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 14 Sơ đồ chân của LCD. .............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 15 Sơ đồ kết nối chân của LCD với MCU. .. Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 16 Sơ đồ giao tiếp I2C.................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 17 Sơ đồ kết nối board Mega 2560 với LCD có module I2C. ............. Error!
Bookmark not defined.

Hình 2. 18 Hình ảnh module và nguyên lý DS1307. Error! Bookmark not defined.
Hình 2. 19 Sơ đồ kết nối board Mega 2560 với module DS1307. . Error! Bookmark
not defined.
Hình 2. 20 Sơ đồ kết nối board Mega 2560 với module BH1750. Error! Bookmark
not defined.
Hình 3. 1 Mô hình thiết kế 3D ..................................................................................31
Hình 3. 2 Hình chiếu bằng ........................................................................................32
Hình 3. 3 Hình chiếu đứng. .......................................................................................32
Hình 3. 4 Hình chiếu cạnh.........................................................................................33
Hình 3. 5 Sơ đồ khối hệ thống. .................................................................................34
Hình 3. 6 Ổ cắm 220Vac và nguồn 12Vdc - 30A. ....................................................35
Hình 3. 7 sơ đồ kết nối với các khối khác của vi điều khiển. ...................................36

iv
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

Hình 3. 8 Sơ đồ nguyên lý của cảm biến DHT11. ....................................................36
Hình 3. 9 Sơ đồ nguyên lý của Module BH1750. .....................................................37
Hình 3. 10 Sơ đồ nguyên lý DS1307. .......................................................................38
Hình 3. 11 Sơ đồ nguyên lý khối phím nhấn. ...........................................................39
Hình 3. 12 Sơ đồ nguyên lý khối LCD. ....................................................................40
Hình 3. 13 Hình ảnh quạt thông gió trong mô hình. .................................................42
Hình 3. 14 Sơ đồ kết nối quạt....................................................................................42
Hình 3. 15 Máy bơm mini .........................................................................................43
Hình 3. 16 Sơ đồ kết nối máy bơm. ..........................................................................43

Hình 3. 17 Sò nóng lạnh và quạt tản nhiệt. ...............................................................44
Hình 3. 18 Sơ đồ kết nối máy làm lạnh. ....................................................................45
Hình 3. 19 Đèn chiếu sáng. .......................................................................................45
Hình 3. 20 Sơ đồ kết nối đèn. ....................................................................................46
Hình 3. 21 Sơ đồ nguyên lý hệ thống. .......................................................................46
Hình 3. 22 Mô hình sau khi thi công. ........................................................................47
Hình 3. 23 Khối nguồn 12V DC-30A. ......................................................................48
Hình 3. 24 Mạch vi điều khiển Arduino Mega 2560. ...............................................48
Hình 3. 25 Phím ma trận 4X4 điều khiển và LCD hiển thị 20X4. ............................49
Hình 3. 26 Các cảm biến và bộ phận thực thi của hệ thống. .....................................49
Hình 3. 27 Thiết bị làm lạnh và máy bơm. ...............................................................50
Hình 3. 28 Lưu đồ giải thuật tổng quan chương trình. .............................................56
Hình 3. 29 Kết quả thực nghiệm. ..............................................................................57

v
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

vi
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vi điều khiển AVR và PIC
ngày càng thông dụng và hoàn thiện hơn, nhưng có thể nói sự xuất hiện của
Arduino vào năm 2005 tại Italia đã mở ra một hướng đi mới cho vi điểu khiển. Sự
xuất hiện của Arduino đã hỗ trợ cho con người rất nhiều trong lập trình và thiết kế,
nhất là đối với những người mới bắt đầu tìm tòi về vi điều khiển mà không có quá
nhiều kiến thức, hiểu biết sâu sắc về vật lý và điện tử. Phần cứng của thiết bị đã
được tích hợp nhiều chức năng cơ bản và là mã nguồn mở. Ngôn ngữ lập trình vô
cùng dễ sử dụng tương thích với ngôn ngữ C và hệ thư viện rất phong phú, được
chia sẻ miễn phí. Chính vì những lý do như vậy mà Arduino hiện đang dần phổ biến
và được phát triển ngày càng mạnh mẽ trên toàn thế giới.
Trên cơ sở kiến thức đã học cùng với sự hiểu biết về các thiết bị điện tử, chúng
em quyết định thực hiện đề tài: Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau
mầm. Với mục đích tìm hiểu thêm về Arduino, làm quen với các thiết bị điện tử
khác và nâng cao hiểu biết cho bản thân.
Bên cạnh đó, hiện nay vấn đề thực phẩm bẩn đang xuất hiện tràn lan trên thị
trường hơn bao giờ hết. Các thông tin đại chúng cũng không ngừng đưa tin về các
vụ ngộ độc thực phẩm, các cơ sở sản xuất thực phẩm bẩn. Về lâu dài, sẽ ảnh hưởng
đến sức khỏe và gây ra nhiều gánh năng cho xã hội. Vì thế trong bối cảnh an toàn
thực phẩm hiện nay, nhu cầu của thị trường về các sản phẩm sạch và an toàn là thiết
yếu đối với mọi người. Và đó cũng là một trong các lý do chúng em chọn đề tài này.
Do kiến thức còn hạn hẹp, thêm vào đó đây là lần đầu chúng em thực hiện đề
tài nên không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế vì thế chúng em rất mong có sự
góp ý và nhắc nhở từ các Quý thầy cô để có thể hoàn thành đề tài của mình.
Chúng em xin chân thành cám ơn thầy Trần Viết Thắng đã giúp đỡ chúng em
rất nhiều trong quá trình tìm hiểu, thiết kế và hoàn thành đề tài.

1
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Khi cuộc sống con người được nâng cao, những nhu cầu cuộc sống hằng ngày
càng cao đòi hỏi phải được hỗ trợ tốt hơn. Và từ những nhu cầu thực tế đó ý tưởng
về mô hình nhà vườn trồng cây nông nghiệp sạch được hình thành. Một nhà vườn
cung cấp những loại thực phẩm sạch sẽ là một trong những sự hỗ trợ và giúp đỡ cho
cuộc sống đầy rẫy những loại cây nông nghiệp mà người trồng không còn chú trọng
chất lượng, không còn quan tâm đến người khác mà chỉ vụ lợi cho bản thân.
Ngày nay, với sự phát triển một cách nhanh chóng của ngành điện tử cũng như
nhiều ngành khác thì ý tưởng về nhà vườn thông minh không còn vướng bởi rào cản
công nghệ. Việc điều khiển nhà vườn thông minh thông qua smartphone hoặc máy
tính tạo nên bước ngoặc lớn trong việc điều khiển tự động, không dây một cách linh
hoạt, có thể nói sự phát triển không ngừng của những chiếc smartphone đã làm cho
công nghệ có thêm bước tiến, việc điều khiển dễ dàng hơn.
Từ ý tưởng đó, nhu cầu về cuộc sống tốt hơn nên việc xây dựng “THIẾT KẾ
VÀ THI CÔNG NHÀ TRỒNG RAU MẦM” để đáp ứng phần nào trong cuộc sống
của mọi người.
1.2 ĐỐI TƯỢNG CÂY TRỒNG
1.2.1. Rau mầm là gì?
Rau mầm là những cây non mới mọc mầm sống không cần đất. Hầu hết các
trường hợp hạt giống tự nhiên đều đủ dinh dưỡng để nảy mầm và ra hai lá mầm nhỏ
trước khi cần ánh sáng và đất để phát triển. Rau mầm rất mọng nước, mềm và được
sử dụng toàn cây, bao gồm cả lá, thâm và dễ mầm sạch. Rau mầm cũng là lựa chọn
tuyệt dùng làm bánh sandwich và salad.

2
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

1.2.2 Các lợi ích sức khỏe đem lại
Rau mầm dễ tiêu hóa, có nhiều vitamin, chất khoáng hữu cơ, axit amin, chất
đạm, các enzym có ích, và các chất phytochemical, do các chất này cần thiết để cho
cây mới nảy mầm có thể phát triển. Các chất dinh dưỡng này rất quan trọng đối với
sức khỏe con người.
1.2.3 Nhu cầu thị trường
Giá:
-

Hạt giống rau mầu các loại có giá từ: 16.000 vnđ – 18.000 vnđ gói 20g.

-

Rau mầu các loại có giá từ: 60.000 vnđ – 80.000 vnđ gói 1kg khi cung

cấp cho các siêu thị như Metro, Maximart, Co.op mart và đặt biệt là Thế Giới Di
Động đang tăng nhanh về số lượng bách hóa xanh trong thời gian gần đây.
1.2.4 Một số đặc điểm phát triển cơ bản
-

Thời gian sinh trưởng: 5 – 7 ngày.

-

Năng suất:450 - 650g rau/20g hạt, tương đưng 10 – 15 hộp.

-

Do thời gian sinh trưởng ngắn nên không cần các loại thuốc.

-

Thích nghi được với khí hậu Việt Nam.

3
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

1.2.5 Một vài hình ảnh về đối tượng cây trồng

Hình 1.1 Khay trồng cây rau mầm

Hình 1.2 Rau mầm

4
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062

Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

Hình 1.3 Rau mầm sau khi thu hoạch.
1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN.
Tạo ra một khu vườn có thể:
-

Giám sát các thông số: nhiệt độ môi trường, độ ẩm đất và không khí,…

-

Điều khiển các hệ thống tưới nước, nhiệt độ,…

-

Giá thành hợp lí.

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Do đây là một đồ án sản phẩm, nên chúng em đã áp dụng phương pháp nghiên
cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm chạy thử và hoàn thiện chương trình.
Ý nghĩa nghiên cứu:
Nếu thực hiện thành công đề tài này sẽ mang lại ý nghĩa về cả thực tiễn và lý
luận về cách nuôi trồng cây mầm.
• Ý nghĩa lý luận:
Là tài liệu nghiên cứu, tham khảo nhanh, dễ hiểu, thiết thực cho các bạn sinh
viên, những người quan tâm về đề tài này.

5

SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

• Ý nghĩa thực tiễn:
Góp phần giúp cho các bạn sinh viên mới nói chung và các bạn sinh viên khoa
Cơ - Điện - Điện tử nói riêng thấy rõ được ý nghĩa thực tế và thêm yêu thích chuyên
ngành mình đã chọn.
1.5 GIỚI HẠN CỦA ĐỒ ÁN
-

Nghiên cứu cho đối tượng là các loại cây rau mầm.

-

Sử dụng công nghệ vi điều khiển Arduino.

1.6 KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN
Đề tài gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về đề tài.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình thực nghiệm.
Chương 4: Kết luận và hướng phát triển đề tài.

6
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 ARDUINO:
Với đề tài này chúng ta sẽ sử dụng Vi điều khiển Arduino để xử lý và điều
khiển hệ thống. Ngoài ra, các phương án khác như sử dụng IC số sẽ được trình bày
và phân tích rõ hơn ở chương 3.
2.1.1 Giới thiệu về Arduino:
Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác
với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Một mạch Arduino bao gồm một
vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ sung giúp dễ dàng lập trình và có thể mở
rộng với các mạch khác. Một khía cạnh quan trọng của Arduino là các kết nối tiêu
chuẩn của nó, cho phép người dùng kết nối với CPU của board với các module
thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi là shield.

Hình 2. 1 Logo Arduino
Môi trường phát triển tích hợp (IDE) của Arduino là một ứng dụng crossplatform (nền tảng) được viết bằng Java, và từ IDE này sẽ được sử dụng cho Ngôn
ngữ lập trình xử lý (Processing programming language) và project Wiring. Nó được
thiết kế để dành cho những người mới tập làm quen với lĩnh vực phát triển phần
mềm. Một chương trình hoặc code viết cho Arduino được gọi là một Sketch.

7
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062

Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

Các chương trình Arduino được viết bằng C hoặc C++. Arduino IDE đi kèm
với một thư viện phần mềm được gọi là "Wiring", từ project Wiring gốc, có thể
giúp các thao tác input/output được dễ dàng hơn.
2.1.2 Lịch sử ra đời
Mới đầu Arduino được tạo ra để giải quyết bài toán: Làm thế nào để sinh viên
có thể tạo ra được một thiết bị điện tử một cách nhanh chóng.
Vào năm 2002, Banzi, một giáo sư phần mềm đã được đưa về IDII (Viện Thiết
Kế Vật Lý Ivrea, Italia) để thúc đẩy một lĩnh vực còn non trẻ gọi là “máy tính vật
lý” với một ngân sách hạn hẹp, thời gian hạn chế và các công cụ rất ít.

Hình 2. 2 Massimo Banzi
Giống như nhiều đồng nghiệp của mình, Banzi dựa vào Stamp BASIC, một vi
điều khiển được tạo ra bởi công ty California Parallax mà các kỹ sư đã sử dụng
trong khoảng một thập kỷ. Nhưng với Stamp BASIC có hai vấn đề mà Banzi phát
hiện ra: nó không có đủ khả năng xử lý cho một số dự án của sinh viên , và nó có
giá khoảng 100 USD khá cao so với sinh viên. Ông cũng cần một cái gì đó mà có
thể chạy trên các máy tính Macintosh, thứ phổ biến với các sinh viên IDII.
Mẫu thử nghiệm ban đầu, được thực hiện vào năm 2005, là một thiết kế đơn
giản, và chưa được gọi là Arduino. Massimo Banzi sử dụng cái tên Arduino vào
một năm sau đó.

8
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

Để làm bo Arduino, nhóm đã đặt ra một giá cụ thể để Arduino trở nên “thân
thiện” với sinh viên và mục tiêu của họ là 30$. “Nó phải tương đương với một bữa
ăn Pizza ở ngoài” Banzi nói.
Với mức giá 30$ cho một bo Arduino có khoàng 20 ngõ I/O có thể tương tác
và điều khiển chừng ấy thiết bị, tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm,
giao diện lập trình cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một
cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình. Arduino đã
thực sự gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (Do It Yourself) trên toàn thế
giới trong vài năm gần đây.

Hình 2. 3 Arduino phải có giá tương đương với một bữa ăn Pizza ở ngoài
Về cái tên Arduino, đây là tên được đặt theo tên của quán rượu Bar di Re
Arduino, nơi mà Bazi và các cộng sự thường lui tới trong quá trình làm nên bo
mạch này. Đây là một điều thật sự thú vị và bất ngờ.

9
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

2.1.3 Một số loại Arduino trên thị trường
Bảng 2.1 Một số loại Arduino trên thị trường
S Tên bo
TT

Arduino

Thông số kỹ thuật

Hình dáng

Vi điều khiển: ATmega2560
Điện áp hoạt động: 5V
Điện áp ngõ vào DC: 7-12V
Số chân Digital: 54 (15 chân
Mega 2560
1
R3

PWM)
Số chân Analog: 16
Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8KB sử
dụng cho Bootloader
SRAM: 8 KB
EEPROM: 4 KB
Xung clock: 16 MHz
Vi điều khiển: AT91SAM3X8E
Điện áp hoạt động: 3.3V
Điện áp cung cấp: 7-12V
Số chân Digital: 54
Số chân ngõ vào Analog: 12

2

Due

Số chân ngõ ra Analog: 2
Tổng dòng ngõ ra trên các chân
I/O: 130mA
Bộ nhớ Flash: 512KB
SRAM: 96KB
Xung clock: 84MHz
Kích thước: 101.5 x 53.5 mm

10
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

Khối lượng: 36g
Chip sử dụng: ATmega328
Điện áp hoạt động: 5V
Điện áp cung cấp: 7-12V
Điện áp vào: 6-20V
Digital I/O Pins 14 (of which 6
provide PWM output)
Analog Input Pins: 6
3 Uno R3

DC Current per I/O Pin: 40 mA
DC Current for 3.3V Pin 50mA
Flash Memory
32 KB (ATmega328) of which

0.5 KB used by bootloader
SRAM
2 KB (ATmega328) EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed: 16 MHz
Vi điều khiển: ATmega32u4
Điện áp hoạt động: 5V
Điện thế ngõ vào DC: 7-12V
Số chân Digital: 20
Số kênh PWM: 7

4 Leonardo

Số kênh vào Analog: 12
Bộ nhớ Flash: 32 KB
(ATmega32u4), 4KB sử dụng
cho Bootloader.
SRAM: 2.5 KB (ATmega32u4)
EEPROM: 1 KB

11
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

(ATmega32u4)
Xung lock: 16 MHz

Sử dụng chip Atmega32U4
Điện áp cung cấp: 6V ~ 12V
DC (chân Raw)
Điện áp hoạt động: 5V
Hỗ trợ từ Arduino IDE V1.0.1
trở lên
5 Pro Micro

Tích hợp cổng USB Micro trên
board
Tần số hoạt động: 16MHz
Chống cấp ngược điện áp
Có Led hiện thị nguồn và báo
tình trạng
Kích thước: 33 x 18 x 6mm
Chip điều khiển chính:
ATmega328
Nguồn nuôi mạch: 5V
Số chân Digital: 14 (hỗ trợ 6
chân PWM)

6

Uno R3
(SMD)

Số chân Analog: 6
Dòng ra trên chân digital: tối đa
40 mA
Dòng ra trên chân 5V: 500 mA

Dòng ra trên chân 3.3V: 50 mA
Dung lượng bộ nhớ Flash: 32
KB (ATmega328)
SRAM: 2 KB (ATmega328)

12
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

EEPROM: 1 KB (ATmega328)
Tốc độ: 16 MHz

13
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

2.1.4 Sơ đồ nguyên lý Arduino Mega 2560:

Hình 2. 4 Sơ đồ nguyên lý Mega 2560

-

Sơ đồ nguyên lý của board Arduino Mega 2560.



Thể số lượng chân kết nối.



Thể hiện chức năng của của từng chân.



Nguồn VCC, GND và nút Reset của board
2.2 CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT
Mạch cảm biến độ ẩm của đất gồm 2 bộ phận:
- Bộ phận cảm biến độ ẩm được gắm thẳng xuống đất.
- Bộ phận điều chỉnh độ nhạy nằm phía trên mặt đất.

14
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

Mạch cảm biến độ ẩm của đất hoạt động bằng cách so sánh độ ẩm từ phần
nằm dưới mặt đất với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua 1 biến
trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng/ngắt rơ le qua chân D0.
Khi đất khô, chân D0 sẽ được giữ ở mức cao, có thể sử dụng để kích rơ le và

chạy máy bơm. Khi đất ẩm, đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên, chân D0 sẽ được giữ ở
mức thấp, do đó ngắt rơ le.
Chân A0 được sử dụng để kết nối với ADC của vi điều khiển trả về giá trị
analog 1024 bit.
Mạch hoạt động với nguồn 5V.

Hình 2. 5 Cảm biến độ ẩm đất

Hình 2. 6 Sơ đồ kết nối board Mega 2560 với cảm biến độ ẩm đất

15
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062


Đề tài:Thiết kết và thi công mô hình nhà trồng rau mầm

2.3 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM KHÔNG KHÍ DTH11
2.3.1 Giới thiệu về cảm biến DTH11
DHT11 là một cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. Nó ra đời sau và được sử dụng
thay thế cho dòng SHT1x ở những nơi không cần độ chính xác cao về nhiệt độ và
độ ẩm.

Hình 2. 7 Cảm biến DHT11.
DHT11 có cấu tạo 4 chân như hình 2.8. Nó sử dụng giao tiếp số theo chuẩn 1
dây.
Thông số kỹ thuật
- Đo độ ẩm: 20%-95%.
- Nhiệt độ: 0-50ºC.

- Sai số độ ẩm ±5%.
- Sai số nhiệt độ: ±2ºC.

16
SVTH: Đỗ Văn Anh MSSV: 1515021001

Nguyễn Ngọc Tú MSSV: 1515021062